运算放大器单电源供基本电路大全
经典的运算放大器基本电路大全
运算放大器基本电路大全我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是这些应用都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。
在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。
1．1 电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。
这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。
但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。
在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。
绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。
一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。
输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。
单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。
正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。
将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。
有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。
这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。
需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。
(参见1.3节)图一通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。
另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。
单电源运放电路
单电源运放电路
单电源运放电路是一种常见的电路设计，常用于需要单电源供电的应用中。
与双电源运放电路相比，单电源运放电路只需一种电源电压，更加简单且经济。
本文将介绍单电源运放电路的基本原理和常见应用。
单电源运放电路的基本原理是通过一个供电电源，将运放的非反相输入端接地，反相输入端通过电阻和电容网络与电源相连，从而实现幅值放大和信号的运算。
在单电源运放电路中，由于电源电压范围的限制，输出信号的幅值可能受到一定的限制。
单电源运放电路的常见应用包括放大电路、滤波电路、积分电路和微分电路等。
在放大电路中，单电源运放电路可以将输入信号放大到更高的幅值，以满足特定应用的要求。
滤波电路利用单电源运放电路的特性，可以消除输入信号中的高频干扰，实现信号的滤波效果。
积分电路和微分电路则利用单电源运放电路对输入信号进行积分和微分运算，广泛应用于信号处理和控制系统中。
为了实现更好的性能，单电源运放电路通常需要采取一些措施来解决电源电压范围限制带来的问题。
例如，可以通过添加偏置电路来保证输出信号的偏置电压正确，以避免信号失真。
此外，还可以采用电源电压稳压器来提供稳定的电源电压，以保证电路的正常工作。
总之，单电源运放电路是一种简单且经济的电路设计，常用于单电源供电的应用中。
通过合理的设计和措施，可以实现信号的放大、滤波、积分和微分等功能，满足不同应用的要求。
运放单电源双电源详解TI官网文档
(b) V INV OUT = V ING =–V S = 15V+V S = 30V(a) V ING = +1V OUT = V IN+V S = 15V运算放大器的单电源供电双电源供电详解单电源电压供电是运算放大器最常见的应用问题之一。
当问及“型号为OPAxyz，能否采用单电源供电？”，答案通常是肯定的。
在不启用负相电源电压时，采用单电源电压驱动运算放大器是可行的。
并且，对使用高电压及大电流运算放大器的特定应用而言，采用单电源供电将使其切实的获益。
考虑如图1a 所示的基本运算放大器连线图。
运算放大器采用了双电源供电（也称平衡[balanced]电源或分离[split]电源）。
注意到此处运算放大器无接地。
而事实上，可以说运算并不会确认地电位的所在。
地电位介于正相电压及负相电压之间，但运算放大器并不具有电气接线端以确定其确切的位置。
图1. 简易单位增益缓冲器的运算放大器连线示意图，举例说明了分离电源供电(a)与单电源供电(b)的相似性。
图 1 所示电路连接为电压跟随器，因此输出电压与输入电压相等。
当然，输出跟随输入的能力是有限的。
随着输入电压正相摆幅的增大，在某些接近正相电源的电位点上，输出将无法跟随输入。
类似的，负相输出摆幅也限制在靠近–Vs 的某电位点上。
典型的运算放大器允许输出摆幅在电源轨的 2 V 以内，使得±15V 的电源可支持–13V 至+13V 的输出。
图1b 展示了同样的单位增益跟随器，采用30 V 单电源支持供电。
运算放大器的两个电源接线端之间的总电压仍为30 V，但此时采用了单正相电源。
从另一角度考虑，其运行状态是不变的。
只要输入介于运算放大器电源接线端电压 2 V 以内，输入就能跟随输入。
电路可支持的输出范围从+2V 至+28V。
既然任意的运算放大器均能支持此类单电源供电（仅是摆幅限制稍有不同），为何某些运算放大器特别注明用于单电源应用呢？某些时候，输出摆幅在地电平（运算放大器的“ 负相”电源轨）附近受到了极大的限制。
常用运算放大器电路 (全集)
常用运算放大器电路(全集)下面是[常用运算放大器电路(全集)]的电路图常用OP电路类型如下:1. Inverter Amp. 反相位放大电路:放大倍数为Av = R2 / R1但是需考虑规格之Gain-Bandwidth数值。
R3 = R4 提供1 / 2 电源偏压C3 为电源去耦合滤波C1, C2 输入及输出端隔直流此时输出端信号相位与输入端相反2. Non-inverter Amp. 同相位放大电路:放大倍数为Av=R2 / R1R3 = R4提供1 / 2电源偏压C1, C2, C3 为隔直流此时输出端信号相位与输入端相同3. Voltage follower 缓冲放大电路:O/P输出端电位与I/P输入端电位相同单双电源皆可工作4. Comparator比较器电路:I/P 电压高于Ref时O/P输出端为Logic低电位I/P 电压低于Ref时O/P输出端为Logic高电位R2 = 100 * R1 用以消除Hysteresis状态, 即为强化O/P输出端, Logic高低电位差距，以提高比较器的灵敏度. (R1=10 K, R2=1 M)单双电源皆可工作5. Square-wave oscillator 方块波震荡电路:R2 = R3 = R4 = 100 KR1 = 100 K, C1 = 0.01 uFFreq = 1 /（2π* R1 * C1）6. Pulse generator脉波产生器电路:R2 = R3 = R4 = 100 KR1 = 30 K, C1 = 0.01 uF, R5 = 150 KO/P输出端On Cycle = 1 /（2π* R5 * C1）O/P输出端Off Cycle =1 /（2π* R1 * C1）7. Active low-pass filter 主动低通滤波器电路:R1 = R2 = 16 KR3 = R4 = 100 KC1 = C2 = 0.01 uF放大倍数Av = R4 / (R3+R4)Freq = 1 KHz8. Active band-pass filter 主动带通滤波器电路:R7 = R8 = 100 K, C3 = 10 uFR1 = R2 = 390 K, C1 = C2 = 0.01 uFR3 = 620, R4 = 620KFreq = 1 KHz, Q=259. High-pass filter 高通滤波器电路:C1 = 2*C2 = 0.02 uF, C2 = 0.01 uFR1 = R2 = 110 K6 dB Low-cut Freq = 100 Hz10. Adj. Q-notch filter 频宽可调型滤波器电路:R1 = R2 = 2 * R3C1 = C2 = C3 / 2Freq = 1 /（2π* R1 * C1)VR1调整负回授量, 越大则Q值越低。
常用运算放大器16个基本运算电路
5. 微分运算电路
微分运算电路如图 5 所示，
XFG1
R2 15kΩ
C2
22nF
V3
R1
C1
4
12 V
2
1kΩ
22nF
U1A
1
3
T L082CD
8
V2 12 V
XSC1
A +_
B +_
Ext Trig +
_
图5
电路的输出电压为 uo 为：
uo = −R2C1 dui dt
式中， R2C1 为微分电路的时间常数。若选用集成运放的最大输出电压为UOM ,
式中，Auf = 1+ RF / R1 为同相比例放大电路的电压增益。同样要求 Auf 必须小于 3， 电路才能稳定工作，当 f = fo 时，带通滤波器具有最大电压增益 Auo ，其值为：
Auo = Auf / (3 − Auf )
10. 二阶带阻滤波电路
二阶带阻滤波电路如图 10 所示，
C1
1nF R1
_
图 15 全波整流电路是一种对交流整流的电路，能够把交流转换成单一方向电 流，最少由两个整流器合并而成，一个负责正方向，一个负责负方向，最典 型的全波整流电路是由四个二极管组成的整流桥，一般用于电源的整流。 全波整流输出电压的直流成分（较半波）增大，脉动程度减小，但变压器需 要中心抽头、制造麻烦，整流二极管需承受的反向电压高，故一般适用于要 求输出电压不太高的场合。
R1 10kΩ
4 2
12 V
U1A 1
3
8 TL082CD
R3 9kΩ
V2 12 V
D2 1N4148
XSC1
A +_
运算放大器基本电路——11个经典电路
运算放大器组成的电路五花八门，令人眼花瞭乱，是模拟电路中学习的重点。
在分析它的工作原理时倘没有抓住核心，往往令人头大。
特搜罗天下运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望各位从事电路板维修的同行，看完后有所收获。
遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！偶曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者，结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它专业毕业的更是可想而知了。
今天，芯片级维修教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是“虚短”和“虚断”，不过要把它运用得出神入化，就要有较深厚的功底了。
虚短和虚断的概念由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80dB 以上。
而运放的输出电压是有限的，一般在10V～14V。
因此运放的差模输入电压不足1mV，两输入端近似等电位，相当于“短路”。
开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。
“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。
显然不能将两输入端真正短路。
由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。
因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。
故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。
“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。
显然不能将两输入端真正断路。
在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。
运放单电源偏置电压电路
运放单电源偏置电压电路
单电源偏置电压电路常用于需要使用单电源（如+5V或+12V）供电的运放电路中，以生成一个静态直流偏置电压，以便使正极和负极输入端的直流电位在适当的电平上。
这种电路通常使用集成电路LM324或LM358等运放来实现。
下面是一个经典的单电源偏置电压电路图：
这个电路的原理：
在这个电路中，一个1K欧姆的电阻接在正极输入端和偏压电阻R2之间，而R2与电源之间有一个电容C1。
当电源接通时，C1开始充电，使
R2的电压逐渐上升至接近正电源电压的水平。
在这段时间内，由于电容旁路输入电阻和偏置电阻足够大，使得输入电流很小，这也保持了输入直流水平。
但是当C1充满时，输出电压就不再改变了，接着电阻R1与1K电阻串联，以形成一个电压分压器，从而形成偏置电压。
偏置电压可以根据需要变化，只需要改变R1和R2。
最后，注意到电容C2用于提供一定的隔离和高频衰减。
在高负载或高干扰环境下，C2可以适当调整。
总之，单电源偏置电压电路是一种简单而有效的电路，可用于实现单电源供电的运放电路中的输入偏置电压。
它能够保持输入直流水平，并产生一个相对恒定而可调的偏置电压。
运放单电源供电
出 Vout = (±1V) + 2.5V，但是我们仿真的实际结果却会出现信号的失真，如下图所示。由于
OPA227 不具有轨到轨输出特性，根据数据手册可知，OPA227 输出电压范围(V+)-2 至(V-)+2
之间，对于下图的电路，其输出电压范围为 2V-3V，而理论的 Vout 范围为 1.5V-3.5V，超出
2、直流耦合型（输入信号带有 DC 分量）
上面我们介绍了输入信号不带直流分量的单电源供电的应用，下面我们再来看下当输入信号
中带有直流分量的情况。如下图所示：
T 4.00
Vin
Vout
00
Axis label
2.00
1.00 0.00
10.00m
20.00m
30.00m
40.00m
50.00m
44
直流。
4.3 其他一些基本的单电源供电电路
我们以 OPA227 为例，来介绍其他一些常见的单电源供电的基本电路。OPA227 是一款 高精度、低噪声的运算放大器，其失调电压低至 5µV,输入电压噪声小于 90nVp-p,供电电压范 围也非常宽：±2.5V 至±18V。此外，在设计单电源供电的电路中一定要考虑到其轨到轨特性 的影响，尽量保证输出电压动态范围能够达到最大。
10.00m
20.00m
30.00m
40.00m
50.00m
(2) 同相放大器，交流耦合
如下图所示，为交流耦合型单电源供电同相放大器结构。隔离电容 C1，使得反馈环路只
放大 Vin 的交流信号，对 Vref 只有跟随作用，不对其进行放大，这样参考电压 Vref 就与电路
的闭环增益无关。隔离电容 C2，使得下图 2 点的参考电位不会随着 Vin 的输入变化而变化。
运算放大器的单电源供电方法
大部分运算放大器要求双电源（正负电源）供电，只有少部分运算放大器可以在单电源供电状态下工作，如ＬＭ３５８（双运放）、ＬＭ３２４（四运放）、ＣＡ３１４０（单运放）等。
需要说明的是，单电源供电的运算放大器不仅可以在单电源条件下工作，也可在双电源供电状态下工作。
例如，ＬＭ３２４可以在、＋５～＋１２Ｖ单电源供电状态下工作，也可以在＋５～±１２Ｖ双电源供电状态下工作。
在一些交流信号放大电路中，也可以采用电源偏置电路，将静态直流输出电压降为电源电压的一半，采用单电源工作，但输入和输出信号都需要加交流耦合电容，利用单电源供电的反相放大器如图１（ａ）所示，其运放输出波形如图１（ｂ）所示。
该电路的增益Ａｖｆ＝－ＲＦ／Ｒ１。
Ｒ２＝Ｒ３时，静态直流电压Ｖｏ（ＤＣ）＝１／２Ｖｃｃ。
耦合电容Ｃｌ和Ｃ２的值由所需的低频响应和电路的输入阻抗（对于Ｃ１）或负载（对于Ｃ２）来确定。
Ｃｌ及Ｃ２可由下式来确定：Ｃ１＝１０００／２πｆｏＲｌ（μＦ）；Ｃ２＝１０００／２πｆｏＲＬ（μＦ），式中，ｆｏ是所要求最低输入频率。
若Ｒ１、ＲＬ单位用ｋΩ，ｆＯ用Ｈｚ，则求得的Ｃ１、Ｃ２单位为μＦ。
一般来说，Ｒ２＝Ｒ３≈２ＲＦ。
图２是一种单电源加法运算放大器。
该电路输出电压Ｖｏ＝一ＲＦ（Ｖ１／Ｒｌ十Ｖ２／Ｒ２十Ｖ３／Ｒ３），若Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝ＲＦ，则Ｖｏ＝一（Ｖ１十Ｖ２十Ｖ３）。
需要说明的是，采用单电源供电是要付出一定代价的。
它是个甲类放大器，在无信号输入时，损耗较大。
思考题 （１）图３是一种增益为１０、输入阻抗为１０ｋΩ、低频响应近似为３０Ｈｚ、驱动负载为１ｋΩ的单电源反相放大器电路。
该电路的不失真输入电压的峰—峰值是多少呢？（提示：一般运算放大器的典型输入、输出特性如图４所示）；（２）图５是单电源差分放大器。
若输入电压为５０Ｈｚ交流电压，Ｖ１＝１Ｖ，Ｖ２＝Ｏ．４Ｖ，它的输出电压该是多少呢？ 。
运算放大器的基本运算电路(最全版)PTT文档
二、运算放大器的基本
运算（电一路 ）反相比例 1．电路运算电路
Rf——反馈电阻，接在输出端 与反相端之间，构成深度负反馈。
R1——输入电阻。
Rb——平衡电阻，Rb = R1 // Rf。保证两个输入端的外接电 阻平衡，使电路处于平衡对称的工作状态，输入信号从反相输 入端与地之间加入。
二、运算放大器的基本 运算电路
3．小结
（1）输出电压与输入电压成比例，且相位相同，所以称同 相比例运算放大器。
（2）同相比例运算放大器的闭环电压放大倍数只与外接电 阻 R1 和 Rf 有关，只要保证其阻值精确，就能得到精确和稳定 性能都很高的闭环放大倍数。
（3）Rf / R1 比值必为正，所以闭环增益大于1或等于 1 （仅当Rf = 0 时等于1）。
2．根据理想运放的两个特点有 二、运算放大器的基本运算电路
12 3
与式比较可得 U [ R / R ( ) U ( R / R ) U ( R / R ) U ] IN = IP = 0，两输入端电流为 0，即IN = 0，可得出：If = I1 和 UN = 0，根据结论 1，UP = UN，因为UP = 0
二、运算放大器的基本 运算电路
（四）减法运算
1．电路
二、运算放大器的基本
二、运算放大器的基本运算电路
选定 R10 kΩ 在运算放大器的同相输入端和反相输入端都加入信号时，则反相比例运算和同相比例运算同时进行，根据理想运算放大器的两个结论
，可得
1
则 R f 5 k Ω 0 R 2 5 k Ω 0 R 3 1 . 5 k Ω 2
则平衡电阻 R R 1 / / R 2 / / R 3 / / R f 4 . 5 4 5 k Ω
15个常用运算放大器电路（收藏备用）
15个常用运算放大器电路（收藏备用）常用OP电路类型如下:1、InverterAmp.反相位放大电路:放大倍数为Av=R2/R1但是需考虑规格之Gain-Bandwidth数值。
R3=R4提供1/2电源偏压C3为电源去耦合滤波C1,C2输入及输出端隔直流此时输出端信号相位与输入端相反2、Non-inverterAmp.同相位放大电路:放大倍数为Av=R2/R1R3=R4提供1/2电源偏压C1,C2,C3为隔直流此时输出端信号相位与输入端相同3、Voltagefollower缓冲放大电路:O/P输出端电位与I/P输入端电位相同单双电源皆可工作4、Comparator比较器电路:I/P电压高于Ref时O/P输出端为Logic低电位I/P电压低于Ref时O/P输出端为Logic高电位R2=100*R1用以消除Hysteresis状态,即为强化O/P输出端,Logic高低电位差距，以提高比较器的灵敏度.(R1=10K,R2=1M) 单双电源皆可工作5、Square-waveoscillator方块波震荡电路:R2=R3=R4=100KR1=100K,C1=0.01uFFreq=1/（2π*R1*C1）6、Pulsegenerator脉波产生器电路:R2=R3=R4=100KR1=30K,C1=0.01uF,R5=150KO/P输出端OnCycle=1/（2π*R5*C1）O/P输出端OffCycle=1/（2π*R1*C1）7、Activelow-passfilter主动低通滤波器电路:R1=R2=16KR3=R4=100KC1=C2=0.01uF放大倍数Av=R4/(R3 R4)Freq=1KHz8、Activeband-passfilter主动带通滤波器电路:R7=R8=100K,C3=10uFR1=R2=390K,C1=C2=0.01uFR3=620,R4=620KFreq=1KHz,Q=259、High-passfilter高通滤波器电路:C1=2*C2=0.02uF,C2=0.01uFR1=R2=110K6dBLow-cutFreq=100Hz10、Adj.Q-notchfilter频宽可调型滤波器电路:R1=R2=2*R3C1=C2=C3/2Freq=1/（2π*R1*C1)VR1调整负回授量,越大则Q值越低。
运算放大器的单电源供电电路
One of the most common applications questions on opera-tional amplifiers concerns operation from a single supply voltage. “Can the model OPAxyz be operated from a single supply?” The answer is almost always yes. Operation of op amps from single supply voltages is useful when negative supply voltages are not available. Furthermore, certain ap-plications using high voltage and high current op amps can derive important benefits from single supply operation.Consider the basic op amp connection shown in Figure la. It is powered from a dual supply (also called a balanced or split supply). Note that there is no ground connection to the op amp. In fact, it could be said that the op amp doesn’t know where ground potential is. Ground potential is some-where between the positive and negative power supply voltages, but the op amp has no electrical connection to tell it exactly where.eration (a) to single-supply operation in (b).The circuit shown is connected as a voltage follower, so the output voltage is equal to the input voltage. Of course, there are limits to the ability of the output to follow the input. As the input voltage swings positively, the output at some point near the positive power supply will be unable to follow the input. Similarly the negative output swing will be limited to somewhere close to –V S . A typical op amp might allow output to swing within 2V of the power supply, making it possible to output –13V to +13V with ±15V supplies.Figure 1b shows the same unity-gain follower operated from a single 30V power supply. The op amp still has a total of 30V across the power supply terminals, but in this case it comes from a single positive supply. Operation is otherwise unchanged. The output is capable of following the input as long as the input comes no closer than 2V from either supply terminal of the op amp. The usable range of the circuit shown would be from +2V to +28V.Any op amp would be capable of this type of single-supply operation (with somewhat different swing limits). Why then are some op amps specifically touted for single supply applications?Sometimes, the limit on output swing near ground (the “negative” power supply to the op amp) poses a significant limitation. Figure 1b shows an application where the input signal is referenced to ground. In this case, input signals of less than 2V will not be accurately handled by the op amp.A “single-supply op amp” would handle this particularapplication more successfully. There are, however, manyways to use a standard op amp in single-supply applicationswhich may lead to better overall performance. The key to these applications is in understanding the limitations of op amps when handling voltages near their power supplies.There are two possible causes for the inability of a standard op amp to function near ground in Figure 1b. They are (1)limited common-mode range and (2) output voltage swing capability.These performance characteristics are easily visualized with the graphical representation shown in Figure 2. The range over which a given op amp properly functions is shown in relationship to the power supply voltage. The common-mode range, for instance, is sometimes shown plotted with respect to another parameter such as temperature. A ±15V supply is assumed in the preparation of this plot, but it is easy to imagine the negative supply as being ground.In Figure 2a, notice that the op amp has a common-moderange of –13V to +13.5V. For voltages on the input termi-nals of the op amp of more negative than –13V or more positive than +13.5V, the differential input stage ceases to properly function.Similarly, the output stages of the op amp will have limits on output swing close to the supply voltage. This will be load-dependent and perhaps temperature-dependent also. Figure 2b shows output swing ability of an op amp plotted withrespect to load current. It shows an output swing capability of –13.8V to +12.8V for a l0k Ω load (approximately ±1mA)at 25°C.©1986 Burr-Brown Corporation AB-067Printed in U.S.A. March, 1986One of the most common applications questions on opera-tional amplifiers concerns operation from a single supply voltage. “Can the model OPAxyz be operated from a single supply?” The answer is almost always yes. Operation of op amps from single supply voltages is useful when negative supply voltages are not available. Furthermore, certain ap-plications using high voltage and high current op amps can derive important benefits from single supply operation.Consider the basic op amp connection shown in Figure la. It is powered from a dual supply (also called a balanced or split supply). Note that there is no ground connection to the op amp. In fact, it could be said that the op amp doesn’t know where ground potential is. Ground potential is some-where between the positive and negative power supply voltages, but the op amp has no electrical connection to tell FIGURE 1. A simple unity-gain buffer connection of an op amp illustrates the similarity of split-supply op-eration (a) to single-supply operation in (b).The circuit shown is connected as a voltage follower, so the output voltage is equal to the input voltage. Of course, there are limits to the ability of the output to follow the input. As the input voltage swings positively, the output at some point near the positive power supply will be unable to follow the input. Similarly the negative output swing will be limited to somewhere close to –V S. A typical op amp might allow output to swing within 2V of the power supply, making it possible to output –13V to +13V with ±15V supplies.Figure 1b shows the same unity-gain follower operated from a single 30V power supply. The op amp still has a total of 30V across the power supply terminals, but in this case it comes from a single positive supply. Operation is otherwise unchanged. The output is capable of following the input as long as the input comes no closer than 2V from either supply terminal of the op amp. The usable range of the circuit shown would be from +2V to +28V.Any op amp would be capable of this type of single-supply operation (with somewhat different swing limits). Why then are some op amps specifically touted for single supply applications?Sometimes, the limit on output swing near ground (the “negative” power supply to the op amp) poses a significant limitation. Figure 1b shows an application where the input signal is referenced to ground. In this case, input signals of less than 2V will not be accurately handled by the op amp.A “single-supply op amp” would handle this particular application more successfully. There are, however, many ways to use a standard op amp in single-supply applications which may lead to better overall performance. The key to these applications is in understanding the limitations of op amps when handling voltages near their power supplies.There are two possible causes for the inability of a standard op amp to function near ground in Figure 1b. They are (1)limited common-mode range and (2) output voltage swing capability.These performance characteristics are easily visualized with the graphical representation shown in Figure 2. The range over which a given op amp properly functions is shown in relationship to the power supply voltage. The common-mode range, for instance, is sometimes shown plotted with respect to another parameter such as temperature. A ±15V supply is assumed in the preparation of this plot, but it is easy to imagine the negative supply as being ground.In Figure 2a, notice that the op amp has a common-mode range of –13V to +13.5V. For voltages on the input termi-nals of the op amp of more negative than –13V or more positive than +13.5V, the differential input stage ceases to properly function.Similarly, the output stages of the op amp will have limits on output swing close to the supply voltage. This will be load-dependent and perhaps temperature-dependent also. Figure 2b shows output swing ability of an op amp plotted with respect to load current. It shows an output swing capability of –13.8V to +12.8V for a l0k Ω load (approximately ±1mA)at 25°C.©1986 Burr-Brown Corporation AB-067Printed in U.S.A. March, 1986SINGLE-SUPPLY OPERATION OF OPERATIONAL AMPLIFIERS 运算放大器的单电源供电单电源电压供电是运算放大器最常见的应用问题之一。
运放直流放大电路单电源电路
运放直流放大电路单电源电路下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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运算放大器基本电路大全
运算放大器基本电路大全运算放大器电路大全我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是这些应用都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。
在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。
1．1 电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC －，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。
这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。
但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。
在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。
绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。
一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。
输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。
单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。
正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。
将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。
有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。
这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。
需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。
(参见1.3节)图一通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。
另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。
单电源运算放大器全波整流电路_精密半波、全波整流电路结构原理图解
单电源运算放⼤器全波整流电路_精密半波、全波整流电路结构原理图解利⽤⼆极管(开关器件)的单向导电特性，和放⼤器的优良放⼤性能相结合，可做到对输⼊交变信号(尤其是⼩幅度的电压信号)进⾏精密的整流，由此构成精密半波整流电路。
若由此再添加简单电路，即可构成精密全波整流电路。
⼆极管的导通压降约为0.6V左右，此导通压降⼜称为⼆极管门坎电压，意谓着迈过0.6V这个坎，⼆极管才由断态进⼊到通态。
常规整流电路中，因整流电压的幅值远远⾼于⼆极管的导通压降，⼏乎可以⽆视此门坎电压的存在。
但在对⼩幅度交变信号的处理中，若信号幅度竟然⼩于0.6V，此时⼆极管纵然有⼀⾝整流的本事，也全然派不上⽤场了。
在⼆极管茫然四顾之际，它的帮⼿——有优良放⼤性能的运算放⼤器的适时出现，改变了这种结局，⼆者⼀拍即合，⼩信号精密半波整流电路即将⾼调登场。
请看图1。
图1 半波精密整流电路及等效电路上图电路，对输⼊信号的正半波不予理睬，仅对输⼊信号的负半波进⾏整流，并倒相后输出。
(1)在输⼊信号正半周(0~t1时刻)，D1导通，D2关断，电路等效为电压跟随器(图中b电路)：在D1、D2导通之前，电路处于电压放⼤倍数极⼤的开环状态，此时(输⼊信号的正半波输⼊期间)，微⼩的输⼊信号即使放⼤器输⼊端变负，⼆极管D1正偏导通(相当于短接)，D2反偏截⽌(相当于断路)，形成电压跟随器模式，因同相端接地，电路变⾝为跟随地电平的电压跟随器，输出端仍能保持零电位。
(2)在输⼊信号负半周(t1~t2时刻)，D1关断，D2导通，电路等效反相器(图中c电路)：在输⼊信号的负半波期间，(D1、D2导通之前)微⼩的输⼊信号即使输出端变正，⼆极管D1反偏截⽌，D2正偏导通，形成反相(放⼤)器的电路模式，对负半波信号进⾏了倒相输出。
在⼯作过程中，两只⼆极管默契配合，⼀开⼀关，将输⼊正半波信号关于门外，维持原输出状态不变；对输⼊负半波信号则放进门来，帮助其翻了⼀个跟头(反相)后再送出门去。
运算放大器正向放大电路 单一电源
运算放大器正向放大电路单一电源运算放大器是一种广泛应用于电路设计中的放大器。
它主要用于放大微弱信号，以提高信号强度，并能实现信号的线性放大。
本文将介绍运算放大器正向放大电路的基本原理、电路组成、工作方式以及一些常见应用示例，希望能为读者提供一定的指导意义。
运算放大器正向放大电路的基本原理是利用电压放大器的特性，对输入信号进行放大。
它主要由一个运算放大器芯片和相关的电阻、电容等元件组成。
其中，芯片通常包含多个放大器输入端和一个输出端。
电路输入与输出之间的放大倍数可以通过调节芯片的反馈电阻来实现。
在运算放大器正向放大电路中，输入信号通常通过一个电阻与运算放大器的非反相输入端相连接，同时通过另一个电阻与运算放大器的反相输入端相连接。
这样，输入信号经过放大后，通过输出端输出。
运算放大器正向放大电路的工作方式是基于运算放大器的特性，即非反相输入端和反相输入端的电压差趋近于零。
当输入信号从电阻流过时，根据欧姆定律，会在反相输入端产生一定大小的电流。
为了让反相输入端电压趋向于零，运算放大器会将输出信号通过反馈电阻反馈到非反相输入端，以调节电流的大小，使得输入信号与输出信号之间的误差尽可能小。
运算放大器正向放大电路的应用非常广泛。
它可以用于音频放大器、滤波器、传感器信号放大电路等。
例如，我们可以将运算放大器正向放大电路用于音频放大器中，将微弱的音频信号放大到足够的水平，以驱动扬声器产生音频声音。
另外，也可以将它应用于传感器信号放大电路中，将传感器采集的微弱信号放大，以便进行后续的处理和分析。
总之，运算放大器正向放大电路是一种非常重要的电路设计中的组成部分。
它的基本原理是利用运算放大器芯片的特性，对输入信号进行放大。
通过调节反馈电阻，可以实现信号的线性放大，并将其应用于不同的场景中。
因此，了解和掌握运算放大器正向放大电路的原理与应用，对于电路设计工程师来说，具有重要的指导意义。
单电源运算用法全集
电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。
这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。
但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。
在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。
绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。
一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。
输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。
单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。
正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC －引脚连接到GND。
将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。
有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。
这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。
需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。
(参见1.3节)图一通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。
另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。
出于这个原因在单电源供电的电路中使用的运放基本上都是Rail－To－Rail 的运放，这样就消除了丢失的动态范围。
需要特别指出的是输入和输出不一定都能够承受Rail－To－Rail 的电压。
虽然器件被指明是轨至轨(Rail－To－Rail)的，如果运放的输出或者输入不支持轨至轨，接近输入或者接近输出电压极限的电压可能会使运放的功能退化，所以需要仔细的参考数据手册是否输入和输出是否都是轨至轨。
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运算放大器单电源供基本电路大全我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是这些应用都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。
在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。
1．1 电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。
这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。
但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。
在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。
绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。
一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。
输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。
单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。
正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。
将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。
有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。
这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。
需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。
(参见1.3节)图一通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。
另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。
出于这个原因在单电源供电的电路中使用的运放基本上都是Rail－To－Rail 的运放，这样就消除了丢失的动态范围。
需要特别指出的是输入和输出不一定都能够承受Rail－To－Rail 的电压。
虽然器件被指明是轨至轨(Rail－To－Rail)的，如果运放的输出或者输入不支持轨至轨，接近输入或者接近输出电压极限的电压可能会使运放的功能退化，所以需要仔细的参考数据手册是否输入和输出是否都是轨至轨。
这样才能保证系统的功能不会退化，这是设计者的义务。
1. 2 虚地单电源工作的运放需要外部提供一个虚地，通常情况下，这个电压是VCC/2，图二的电路可以用来产生VCC/2的电压，但是他会降低系统的低频特性。
图二R1 和R2 是等值的，通过电源允许的消耗和允许的噪声来选择，电容C1 是一个低通滤波器，用来减少从电源上传来的噪声。
在有些应用中可以忽略缓冲运放。
在下文中，有一些电路的虚地必须要由两个电阻产生，但是其实这并不是完美的方法。
在这些例子中，电阻值都大于100K，当这种情况发生时，电路图中均有注明。
1. 3 交流耦合虚地是大于电源地的直流电平，这是一个小的、局部的地电平，这样就产生了一个电势问题：输入和输出电压一般都是参考电源地的，如果直接将信号源的输出接到运放的输入端，这将会产生不可接受的直流偏移。
如果发生这样的事情，运放将不能正确的响应输入电压，因为这将使信号超出运放允许的输入或者输出范围。
解决这个问题的方法将信号源和运放之间用交流耦合。
使用这种方法，输入和输出器件就都可以参考系统地，并且运放电路可以参考虚地。
当不止一个运放被使用时，如果碰到以下条件级间的耦合电容就不是一定要使用：第一级运放的参考地是虚地第二级运放的参考第也是虚地这两级运放的每一级都没有增益。
任何直流偏置在任何一级中都将被乘以增益，并且可能使得电路超出它的正常工作电压范围。
如果有任何疑问，装配一台有耦合电容的原型，然后每次取走其中的一个，观察电工作是否正常。
除非输入和输出都是参考虚地的，否则这里就必须要有耦合电容来隔离信号源和运放输入以及运放输出和负载。
一个好的解决办法是断开输入和输出，然后在所有运放的两个输入脚和运放的输出脚上检查直流电压。
所有的电压都必须非常接近虚地的电压，如果不是，前级的输出就就必须要用电容做隔离。
(或者电路有问题)1. 4 组合运放电路在一些应用中，组合运放可以用来节省成本和板上的空间，但是不可避免的引起相互之间的耦合，可以影响到滤波、直流偏置、噪声和其他电路特性。
设计者通常从独立的功能原型开始设计，比如放大、直流偏置、滤波等等。
在对每个单元模块进行校验后将他们联合起来。
除非特别说明，否则本文中的所有滤波器单元的增益都是 1。
1. 5 选择电阻和电容的值每一个刚开始做模拟设计的人都想知道如何选择元件的参数。
电阻是应该用1 欧的还是应该用1 兆欧的？一般的来说普通的应用中阻值在K 欧级到100K 欧级是比较合适的。
高速的应用中阻值在100 欧级到1K 欧级，但他们会增大电源的消耗。
便携设计中阻值在1 兆级到10 兆欧级，但是他们将增大系统的噪声。
用来选择调整电路参数的电阻电容值的基本方程在每张图中都已经给出。
如果做滤波器，电阻的精度要选择1％ E －96系列(参看附录A)。
一但电阻值的数量级确定了，选择标准的E－12系列电容。
用E－24系列电容用来做参数的调整，但是应该尽量不用。
用来做电路参数调整的电容不应该用5％的，应该用1％。
2.1 放大放大电路有两个基本类型：同相放大器和反相放大器。
他们的交流耦合版本如图三所示。
对于交流电路，反向的意思是相角被移动180度。
这种电路采用了耦合电容――Cin 。
Cin被用来阻止电路产生直流放大，这样电路就只会对交流产生放大作用。
如果在直流电路中，Cin被省略，那么就必须对直流放大进行计算。
在高频电路中，不要违反运放的带宽限制，这是非常重要的。
实际应用中，一级放大电路的增益通常是100倍(40dB)，再高的放大倍数将引起电路的振荡，除非在布板的时候就非常注意。
如果要得到一个放大倍数比较的大放大器，用两个等增益的运放或者多个等增益运放比用一个运放的效果要好的多。
图三2.2 衰减传统的用运算放大器组成的反相衰减器如图四所示。
图四在电路中R2要小于R1。
这种方法是不被推荐的，因为很多运放是不适宜工作在放大倍数小于1倍的情况下。
正确的方法是用图五的电路。
图五在表一中的一套规格化的R3 的阻值可以用作产生不同等级的衰减。
对于表中没有的阻值，可以用以下的公式计算R3＝(Vo/Vin)/(2-2(Vo/Vin))如果表中有值，按以下方法处理：为Rf和Rin在1K到100K之间选择一个值，该值作为基础值。
将Rin 除以二得到RinA 和RinB。
将基础值分别乘以1 或者2 就得到了Rf、Rin1 和Rin2，如图五中所示。
在表中给R3 选择一个合适的比例因子，然后将他乘以基础值。
比如，如果Rf是20K，RinA和RinB都是10K，那么用12.1K的电阻就可以得到－3dB的衰减。
表一图六中同相的衰减器可以用作电压衰减和同相缓冲器使用。
图六2．3 加法器图七是一个反相加法器，他是一个基本的音频混合器。
但是该电路的很少用于真正的音频混合器。
因为这会逼近运放的工作极限，实际上我们推荐用提高电源电压的办法来提高动态范围。
同相加法器是可以实现的，但是是不被推荐的。
因为信号源的阻抗将会影响电路的增益。
图七2．4 减法器就像加法器一样，图八是一个减法器。
一个通常的应用就是用于去除立体声磁带中的原唱而留下伴音(在录制时两通道中的原唱电平是一样的，但是伴音是略有不同的)。
图八2．5 模拟电感图九的电路是一个对电容进行反向操作的电路，它用来模拟电感。
电感会抵制电流的变化，所以当一个直流电平加到电感上时电流的上升是一个缓慢的过程，并且电感中电阻上的压降就显得尤为重要。
图九电感会更加容易的让低频通过它，它的特性正好和电容相反，一个理想的电感是没有电阻的，它可以让直流电没有任何限制的通过，对频率是无穷大的信号有无穷大的阻抗。
如果直流电压突然通过电阻R1 加到运放的反相输入端上的时候，运放的输出将不会有任何的变化，因为这个电压同过电容C1 也同样加到了正相输出端上，运放的输出端表现出了很高的阻抗，就像一个真正的电感一样。
随着电容C1 不断的通过电阻R2 进行充电，R2上电压不断下降，运放通过电阻R1汲取电流。
随着电容不断的充电，最后运放的两个输入脚和输出脚上的电压最终趋向于虚地(Vcc/2)。
当电容C1 完全被充满时，电阻R1 限制了流过的电流，这就表现出一个串连在电感中电阻。
这个串连的电阻就限制了电感的Q 值。
真正电感的直流电阻一般会比模拟的电感小的多。
这有一些模拟电感的限制：电感的一段连接在虚地上；模拟电感的Q值无法做的很高，取决于串连的电阻R1；模拟电感并不像真正的电感一样可以储存能量，真正的电感由于磁场的作用可以引起很高的反相尖峰电压，但是模拟电感的电压受限于运放输出电压的摆幅，所以响应的脉冲受限于电压的摆幅。
2．6 仪用放大器仪用放大器用于需要对小电平信号直流信号进行放大的场合，他是由减法器拓扑而来的。
仪用放大器利用了同相输入端高阻抗的优势。
基本的仪用放大器如图十所示。
图十这个电路是基本的仪用放大电路，其他的仪用放大器也如图中所示，这里的输入端也使用了单电源供电。
这个电路实际上是一个单电源的应变仪。
这个电路的缺点是需要完全相等的电阻，否则这个电路的共模抑制比将会很低。
图十中的电路可以简单的去掉三个电阻，就像图十一中的电路。
图十一这个电路的增益非常好计算。
但是这个电路也有一个缺点：那就是电路中的两个电阻必须一起更换，而且他们必须是等值的。
另外还有一个缺点，第一级的运放没有产生任何有用的增益。
另外用两个运放也可以组成仪用放大器，就像图十二所示。
图十二但是这个仪用放大器是不被推荐的，因为第一个运放的放大倍数小于一，所以他可能是不稳定的，而且Vin －上的信号要花费比Vin ＋上的信号更多的时间才能到达输出端。
这节非常深入地介绍了用运放组成的有源滤波器。
在很多情况中，为了阻挡由于虚地引起的直流电平，在运放的输入端串入了电容。
这个电容实际上是一个高通滤波器，在某种意义上说，像这样的单电源运放电路都有这样的电容。
设计者必须确定这个电容的容量必须要比电路中的其他电容器的容量大100 倍以上。
这样才可以保证电路的幅频特性不会受到这个输入电容的影响。
如果这个滤波器同时还有放大作用，这个电容的容量最好是电路中其他电容容量的1000 倍以上。
如果输入的信号早就包含了VCC/2 的直流偏置，这个电容就可以省略。
这些电路的输出都包含了VCC/2 的直流偏置，如果电路是最后一级，那么就必须串入输出电容。